生成3D物體的製作方法

2023-04-26 20:38:06 1

背景技術：

逐層生成三維物體的附加的專業化生產系統已被提出作為生成三維物體的潛在便利方式。

在這種附加的專業化生產系統中，能量源可被用來加熱構建材料和試劑。

附圖說明

為了更好地理解本文所描述的示例，並且為了更清楚地示出示例如何實施，現在將通過非限制性示例來參考以下附圖，其中：

圖1a示出了根據本發明生成三維物體的裝置的示例；

圖1b示出了根據本發明生成三維物體的裝置的另一示例；

圖2示出了根據本發明生成三維物體的裝置的另一示例；

圖3a至3d示出了圖2的裝置如何被用於生成三維物體的示例；

圖4是根據本發明的方法的流程圖；

圖5示出了例如通過當能量源移動穿過構建材料時根據拋物面輪廓控制由能量源輻射的能量，在構建表面上生成的示例熱分布；

圖6示出了例如通過當能量源移動穿過構建材料時根據第一軸上的拋物面輪廓和第二軸上的反拋物線輪廓控制由能量源輻射的能量，在構建表面上生成的示例熱分布；

圖7示出了例如通過當能量源移動穿過構建材料時根據正弦曲線輪廓控制由能量源輻射的能量，在構建表面上產生的示例熱分布；

圖8示出了例如通過當能量源移動穿過構建材料時根據第一軸上的指數衰減曲線輪廓和第二軸上的正弦曲線輪廓控制由能量源輻射的能量，在構建表面上產生的示例熱分布；

圖9示出了例如通過當能量源移動穿過構建材料時根據振幅調製和衰減曲線控制由能量源輻射的能量，在構建表面上產生的示例性熱分布；和

圖10示出了示例性裝置，其中能量源包括多個能量源段。

具體實施方式

生成有形三維物體的過程可以包括一系列階段，包括形成構建材料層、選擇性地將試劑(例如聚結劑和/或聚結改性劑，或另一種試劑)遞送至構建材料層的表面的至少一部分，並且暫時向構建材料層施加能量。能量的臨時應用可能導致構件材料的已經被遞送或滲透了試劑的一部分被加熱到構建材料和聚結劑開始聚結的點之上。該溫度可以稱為熔化溫度。在冷卻時，已聚結的部分變得固體，並形成正在生成的三維物體的一部分。然後可以重複這些階段以形成三維物體。其他階段和步驟也可以與該過程一起使用。

在本文所述的實施例中，聚結劑和聚結改性劑可以包括可以使用任何合適的流體遞送機構(也稱為試劑分配器)遞送的流體。在一個實例中，試劑以液滴形式遞送。在一個實例中，聚結劑可以是強光吸收劑，例如顏料著色劑。

根據本文所述的一些示例，試劑分配器可以包括一個列印頭或多個列印頭，例如熱列印頭或壓電列印頭。在一個示例中，可以使用列印頭，諸如在市售噴墨印表機中使用的合適的列印頭。

聚結改性劑可用於各種目的。在一個實例中，可以在聚結劑遞送的地方的附近遞送聚結改性劑，例如以有助於減少側向聚結滲出的影響，由此聚結劑滲透到不想熔化的周圍構造材料中。這可以用於例如改進物體邊緣或表面的定義或精度，和/或減小表面粗糙度。在另一個實例中，聚結改性劑可以與聚結劑交替遞送，其可以用於使對象的屬性能夠與剛剛使用聚結劑的物體的部分相比被修改。

在本文所述的實施例中，對構建材料的引用可以包括，例如，基於粉末的構建材料的構建材料。如本文所用，術語基於粉末的構建材料是指既包括幹的也包括溼的基於粉末的構建材料、顆粒材料和粒狀材料。在一個實例中，構建材料通常可以是弱吸光聚合物粉末介質。在另一個實例中，構建材料可以是熱塑性材料。

在本文所述的示例中，三維物體可以通過依次層疊和將構建材料的一層融合在另一個之上而構成。每層構建材料沉積在先前的層上，並形成一個平坦的表面，該平坦的表面被稱為構建表面。

本文描述的示例涉及用於控制用於生成三維物體的裝置中的溫度的方法和裝置，其中構建材料的層被預熱到產物形成的最佳溫度。然後在熔化過程中施加能量的臨時應用將固體材料翻轉到其熔融狀態，其中材料作為產品層粘合併冷卻。對於半結晶聚合物，例如，最佳預熱溫度可能略低於熔融溫度tm；對於無定形聚合物，例如，最佳預熱溫度可以等於或剛好低於玻璃化轉變溫度tg。

根據本公開，以及將在下面進一步詳細描述的實施例，通過將能量源移動穿過構建表面可以預熱構建表面。能量源可以是加熱元件或燈或輻射源，其例如通過滷素或紅外輻射加熱構建表面。

在一些示例中，能量源可以安裝在可在構建表面上移動的滑架上，在本文中稱為第一掃描滑架。該第一掃描滑架可以限制能量源沿著軸線性地移動，這裡被稱為第一掃描軸。能量源可以是細長的並且被設置成使得能量源的長軸與掃描軸正交。因此，該裝置可以被設置成使得當第一掃描滑架沿著第一掃描軸移動時，能量源移動穿過構建表面的整個區域。在如上所述的示例中，通過將能量源(例如燈或輻射源)放置在掃描滑架上，當第一個掃描滑架(其可以由於其他原因而提供，例如分配劑或構建材料)在構建表面移動時，構建材料的區域可以被加熱。

可以安裝附加設備或形成第一掃描滑架的一部分。例如，第一掃描滑架可以是包括用於分發試劑的試劑分配器的掃描滑架。在一些實例中，試劑是如上所述的聚結劑和/或聚結改性劑。在一些示例中，試劑分配器可以類似於列印頭。該列印頭可以是跨越第一掃描滑架(有時稱為頁寬列印頭)的長度的列印頭，或者列印頭可以沿著與第一掃描軸正交的軸線移動，即列印頭是可沿著第一個掃描滑架的長度移動的。

在一些示例中，第二能量源可以安裝在第二掃描滑架上，其中第二掃描滑架移動穿過構建表面。可以限制第二滑架沿著第二掃描軸移動。以與第一能量源類似的方式，第二能量源可以在垂直於第二掃描軸的方向上延長，使得當第二掃描滑架沿第二掃描軸移動時，第二能量源橫穿構建表面的整個區域。在一些示例中，第一掃描軸與第二掃描軸正交。

附加設備可以安裝在第二掃描滑架上。例如，第二掃描滑架可以包括用下一層構建材料重新塗覆構建表面的重新塗覆機構。該重新塗覆機構可以包括構建材料分配器，用於將構建材料的新層遞送到構建表面。合適的構建材料分配器可以包括例如刮水片、滾筒或噴霧機構。

在一些示例中，能量源、試劑分配器和重新塗覆機構在不同的掃描滑架上。然而，在其他示例中，試劑分配器和重新塗覆機構在相同的掃描滑架上。在一個示例中，可以選擇穿過第一和第二掃描滑架的能量源、分配器和重新塗覆機構的設置，以優化製造過程的速度，例如通過將慢功能(例如在一個掃描滑架上的熔化和重新塗覆)或以及其他更快的功能(例如試劑分配功能，在另一個掃描滑架上)分組。

在一些示例中，第一和第二掃描滑架可以具有安裝在其上的附加設備。另外可以附加安裝在第一或第二掃描滑架上的設備的示例包括但不限於用於預熱或熔化的至少一個附加的能量源，或用於確定在構建表面或其部分上的溫度分布的熱傳感器。

圖1a示出了用於生成三維物體的裝置100的示例。裝置100包括第一掃描滑架102。該第一掃描滑架102包括第一能量源104，用於當第一掃描滑架在使用期間移動到構建表面上時，對構建表面106的區域進行預熱。掃描滑架可以在構建表面106之上沿著如箭頭所示的第一掃描軸108移動。因此，當第一掃描滑架102沿著第一掃描軸移動時，第一能量源104被繪製在構建表面106上，並預熱構建材料和構建表面106上的任何試劑(例如聚結劑和/或聚結改性劑)達到最佳預熱溫度。

通過將能量源(例如燈或輻射源)放置在跨構建表面掃描的掃描滑架上，這允許構建表面的區域隨著掃描滑架在構建表面上移動而被加熱。在一個示例中，這可以允許提供更準確的預熱溫度，例如與由構建表面上方的靜止的能量源提供的預熱溫度相比。

在另一示例中，如圖1b所示，該裝置可以包括第二掃描滑架202，其中第二掃描滑架202包括第二能量源204。當第二掃描滑架202在構建表面106上移動時，例如沿著第二掃描軸208，第二能量源204預熱構建表面的區域。

在圖1b的示例中，第一掃描滑架102和第二掃描滑架202彼此正交設置。第一掃描滑架102沿著垂直於其長度的第一掃描軸108移動，即沿圖1b的x軸或水平軸線移動。第二掃描滑架202沿著與第二掃描滑架202的長度垂直的第二掃描軸208移動，即沿圖1b的y軸或垂直軸線移動。在一個示例中，第一和第二掃描軸彼此正交。

通過在沿著正交掃描軸移動的第一和第二掃描滑架上提供能量源，可以在兩個方向上控制構建表面的熱分布，使得可以在構建表面上提供期望的二維溫度分布，稍後將在應用中更詳細地描述。

圖2示出了根據本公開的用於生成三維物體的裝置200的另一示例。在該示例中，設備200包括第一掃描滑架102和第二掃描滑架202。第一掃描滑架102包括至少一個能量源104和試劑分配器105。試劑分配器105可以包括例如包括第一列印頭段1051和第二列印頭段1052的列印頭，其可以重疊，使得當第一掃描滑架102沿著第一掃描軸108掃描時，列印頭105跨越構建表面的寬度。還可以使用其它列印頭設置，例如跨越構建表面106的整個寬度的單個列印頭。試劑分配器105將諸如聚結劑和/或聚結改性劑的試劑分配到構建表面上。第二掃描滑架202包括至少一個能量源204和構建材料分配器(或重新塗覆機構)205。構建材料分配器205可以具有如上所述的特徵。

在圖2的示例中，第一掃描滑架102的第一能量源104包括第一能量源元件1041和第二能量源元件1042。第一掃描滑架102的第一能量源元件1041和第二能量源元件1042可以例如設置在試劑分配器105的任一側上。這樣的設置允許當試劑分配器105在使用期間沿著第一掃描軸前後移動時，能夠在試劑分配器105的上遊和/或下遊選擇性地施加能量，進一步的細節將在下面的圖3a至3d中描述。因此，第一能量源104被設置在試劑分配器105的上遊側和/或下遊側，相對於第一掃描滑架102在使用期間如何移動穿過構建表面。

在圖2的示例中，第二掃描滑架202的第二能量源204包括第一能量源元件2041和第二能量源元件2042。第二掃描滑架202的第一能量源元件2041和第二能量源元件2042可以例如設置在構建材料分配器205的任一側上。這樣的設置允許當構建材料分配器205在使用期間沿著第二掃描軸208來回移動時，能夠在構建材料分配器205的上遊和/或下遊選擇性地施加能量，進一步的細節將在圖3a至3d中描述。因此，第二能量源204被設置在構建材料分配器205的上遊側和/或下遊側，相對於第二掃描滑架202在使用期間如何移動穿過構建表面。

第一和第二掃描滑架102、202在使用期間移動穿過構建表面106。能量源104、204可以沿它們各自的掃描滑架的全長延長並且位於其中。因此，隨著每個掃描滑架沿著其掃描軸從構建表面的一側移動到另一側，相應的能量源掠過整個構建表面106，並隨著它們的移動加熱構建材料和在構建表面上的任何試劑，例如聚結劑和/或聚結改性劑。在一個示例中，當不移動穿過構建表面時，第一掃描滑架102可以停放在停放站或服務站1111或1112(例如，為試劑分配器服務)。類似地，當不移動穿過構建表面時，第二掃描滑架202可以停放在供應站2091或2092(例如向構建材料分配器供應構建材料)。

第一和第二掃描滑架上的能量源可以將構建表面加熱到相同的溫度，或將構建表面加熱到不同的溫度。在一個示例中，當能量源移動穿過構建表面時，能量源可產生恆定量的能量。在另一個實例中，當能量源移動穿過構建表面，或在構建表面的不同掃描之間，能量源所輻射的能量可以改變。當能量源根據輻射率分布(例如，以下圖5至9詳細描述的輻射率分布)而移動穿過構建表面時，能量輸出可以被調整。輻射率分布可以是預配置的輻射率分布。在一個示例中，該裝置可以另外包括熱成像設備和處理器，其中熱成像設備測量構建表面或其一部分的溫度分布，並且其中處理器處理所測量的熱分布並且計算預熱能量源的輻射率分布，考慮到測量的熱分布和參考熱分布。可以計算輻射率分布以選擇性地加熱構建表面的某些優先於其它區域的區域以產生均勻的熱分布或預定的熱分布。處理器可以計算第一和第二掃描滑架上的每個能量源的不同分布。處理器可以以迭代的方式進一步計算能量源的適當的輻射率分布，使得其為每次掠過構建表面的掃描計算一個新的分布。在一個示例中，熱成像設備可以安裝在第一和第二掃描滑架中的一個或兩個上，或者在另一個示例中，熱成像設備可以安裝在單獨的安裝件上，使得其在固定位置上懸掛在構建表面上。

能量源可以被加熱到第一溫度，以在該過程的第一階段期間預熱構建表面106，並在第二個更高的溫度以在該過程的後續階段熔化構建材料的列印層。能量源可以是加熱元件。在另一示例中，能量源可以是燈或其他形式的輻射源。下面詳細的例子提供了關於能量源的加熱方式和輻射率分布的更多細節。

圖3a至3d示出了如圖2所示的裝置的操作的示例。在圖3a所示的第一階段中，在從服務站1112移出的過程中示出了第一掃描滑架102。在構建操作的這個階段期間，第一掃描滑架102沿著如箭頭所示的第一掃描軸108從右到左移動穿過構建表面106。在第一掃描滑架102在該方向上移動之前，構建表面106將已經包含已經由安裝在第二掃描滑架202上的構建材料分配器205預先沉積的構建材料的新層。當第一掃描滑架102移動穿過構建表面106時，試劑分配器105(例如包括第一和第二列印頭段1051、1052)將至少一個試劑(例如聚結劑和/或聚結改性劑)沉積或列印到構建表面106的某些區域，即正在生成的特定3d物體的特定區域。在一個示例中，第一能量源104的第一能量源元件1041，即當試劑分配器105在掃描操作期間沿著第一掃描軸108從右向左移動時位於試劑分配器105上遊的能量源，在掃描操作期間中預熱構建表面106，其包括預熱構建材料和新沉積的試劑。在該示例中，雖然當第一掃描滑架102從右到左掃描時，沒有能量從第二能量源元件1042發射，但是注意到能量也可以從該能量源元件輻射，例如，如果在分配試劑之前需要某種預熱形式。

當第一掃描滑架102掠過構建表面106併到達如左圖所示的服務站1111時，在構建操作的第二階段中，如圖3b所示，第二掃描滑架202沿著第二掃描軸208(如箭頭所示，從頁面頂部指向頁面底部)移動到構建材料106上方。在沿該方向移動之前，第二掃描滑架202可以從構建材料供應站2091(如圖3a所示，但隱藏在圖3b中的第二掃描滑架202後面)獲得了附加的構建材料，

在掠過構建表面106的期間，將第二滑架204的第二能量源元件2042被加熱到第一溫度，以將構建表面加熱到經處理的構建材料的熔化溫度。雖然在該溫度下，當第二滑架204的第二能量源元件2042通過它們時，根據圖3a剛剛施加了聚結劑的區域將會熔化，但是沒有施加聚結劑的區域，即「原始」構建材料的區域，不會熔化，而是會保持未熔化。在通過構建表面的期間，構建材料分配器205還可以分配構建材料的新層。此外，在通過構建表面的期間，第二掃描滑架204的第一能量源元件2041(即位於構建材料分配器205上遊的能量源元件)可以被加熱到對應於構建材料的預熱溫度的第二溫度。如上所述，最佳預熱溫度可能略低於例如半結晶聚合物的熔融溫度tm，並且可能剛好低於玻璃化轉變溫度，例如對於無定形聚合物。當第一能量源元件2041在該溫度下通過構建表面時，被處理的或未經處理的「原始」構件材料都熔化，而不是(如上所述)，其用於預熱構建材料(例如，均勻地預熱構建材料)，其在示例中可以通過減少不均勻收縮現象的影響來有助於創造良好的零件質量。

在第二掃描滑架202的第二能量源元件2042和第一能量源元件2041分別被加熱到最佳熔化和預熱溫度的情況下，當該第二掃描滑架202移動穿過構建表面106時，在該示例中發生三件事情。首先，將第二能量源元件2042將構建材料的列印層加熱至熔化溫度。當在圖3a所示的階段被第一掃描滑架102列印時，該列印層包含諸如聚結劑和/或聚結改性劑的試劑，結果是，但第二掃描滑架202的第二能量源元件2042掠過構建表面時，已經用試劑列印的區域被加熱到熔化溫度，熔化並熔合在一起。此時，該構建材料的特定層的特定部分已被處理。

在第二能量源元件2042的上遊，構建材料分配器205跟隨第二能量源元件2042跨越成品層，在舊層上鋪設構建材料的新層。

在第三動作中，構建材料分配器205的上遊，第二掃描滑架202的第一能量源元件2041預熱構建材料的新沉積的層，例如達到最佳預熱溫度，準備列印。

一旦第二掃描滑架202已經完全掠過構建表面106，如從頁面頂部到底部所示，它停在構建表面的下側，例如靠近構建材料供應站2092，並且該構建過程移動到圖3c。

圖3c示出了第一掃描滑架102往回移動穿過構建表面106，這次是從左到右。如圖3a所示，當第一掃描滑架102移動穿過構建表面106時，試劑分配器105將試劑(例如聚結劑和/或聚結改性劑)列印或沉積到構件表面的某部分上。安裝在試劑分配器105的任一側的，第一掃描滑架104的第一能量源元件1041和/或第二能量源元件1042，將構建表面和新沉積的列印試劑預熱，例如達到最佳預熱溫度。

在圖3d所示的構建過程的第四階段中，第二掃描滑架202回掃穿過列印表面，由圖3d中的第二掃描滑架202向上移動頁面示出。在該掃描操作期間，能量源元件2041和2042的能量輸出與圖3b中的相反，使得第一能量源元件2041將構建表面加熱到熔化溫度，並且第二能量源元件2042將構建表面加熱到預熱溫度。這樣做是為了反映這樣一個事實，即第二掃描滑架正在以與圖3b中的相反的方向移動穿過構件表面，並且因此確保對於構建材料的每個部分，上述的熔化、重新塗覆和預熱階段仍然按照與圖3b所示相同的順序進行操作。以這種方式轉換溫度意味著，不管第二掃描滑架202的行進方向如何，位於構建材料分配器205下遊的能量源204被加熱到熔化溫度。這確保了在添加構建材料的下一層之前，被列印的構建材料的之前的層被融合。相反地，相對於掃描滑架的行進方向位於構建材料分配器205上遊的能量源204被加熱到預熱溫度。這允許新鋪設的構建材料的層一旦被施加到構建表面上就將被預熱。圖3a到3d中描述的過程可重複用於生成的3d產品的後續層。

應當注意，圖3a至3d中概述的過程僅僅作為根據本公開的可能過程的示例，並且還設想了其他示例。例如，構建材料分配器205、試劑分配器105和能量源可以以與圖3a至3d中所示的不同的方式設置。此外，至少一個部件可以位於與其他部件分離的滑架上，或者位於與圖3a至3d所示的不同滑架上。例如，位於試劑分配器(列印頭)下遊的能量源可以被加熱到熔化溫度，使得列印和熔化的階段由設備在單個滑架上執行。在這種情況下，第二掃描滑架202上的能量源都可以被設定為預熱溫度。

此外，在圖3a至3d的示例中，掃描滑架可以在相同的平面中掃描，並且順序地跨越構建表面移動，使得一旦第一掃描滑架從一側通過到另一側，則下一個滑架開始移動。在這樣的例子中，通過加快處理並防止在構建表面的掃描之間浪費時間，從而使得該過程變得高效。然而，在另一個示例中，掃描滑架可以掠過構建表面並且在第二滑架開始移動之前返回到其起點。在這樣的示例系統中，當掃描滑架朝一個方向運動時，構建材料分配器205、能量源104、204和試劑分配器105將作用於構建表面，並且因此第一掃描滑架102和/或第二掃描滑架202可以包含位於相應的試劑分配器或構建材料分配器的上遊的單個預熱能量源，而不是位於如圖2和3a到3d所示的相應的試劑分配器和構建材料分配器的兩側上的預熱能量源。在另一示例中，第一和第二掃描滑架可以在不同的平面內掃過構建表面。

現在轉到圖4，提供了根據本公開的方法的示例。該方法包括當第一掃描滑架掃描穿過構建表面時，使用安裝在第一掃描滑架上的第一能量源預熱構建表面的區域。該掃描滑架可以掃描構建表面的整個區域，或僅僅選擇的子部分。類似地，構建表面的整個區域可以在預熱期間被預熱，或者僅僅是選定的子部分。

在一個示例中，該方法還可以包括使用第二能量源預熱構建表面的區域，該第二能量源被安裝在掃描構建表面的第二掃描滑架上。以與第一掃描滑架類似的方式，第二掃描滑架可掃描構建表面的整個區域，或僅僅選擇的子部分。類似地，可以調節能量源的能量輸出，使得構建表面的整個區域可以在預熱期間預熱，或者僅僅是選定的子部分。

該方法可以包括沿軸線掃描，並且第一和第二掃描滑架可以被限制為沿著這樣的掃描軸線性地移動。在一個示例中，第一和第二掃描滑架被限制為沿著彼此正交的分離的軸線移動。

在本公開的一些示例中提出的構建材料(或粉末層)預熱概念受益於設置在兩個正交軸上的能量源。這具有以下優點：能量源可以併入具有正交掃描的產品中。

為了提供穿過整個構建表面的均勻的預熱，能量源可以被成形為使得其在所有點處跨越構建表面的整個寬度。例如，能量源可以是細長的並且被設置成使得其長軸垂直於其所連接的相應掃描滑架的掃描軸。例如，能量源可以是管狀燈。在一些示例中，能量源可以被分割成段，其中每個段的溫度可獨立於其它段來控制。這將在以下關於圖10的應用中描述。

在一些示例中，該方法還包括控制能量源在移動穿過構件表面時輻射的能量。例如，可以控制能量源，使得當加熱邊緣區域(其中可能發生更高水平的散熱)的溫度較高，並且當加熱中心區域時，該溫度較冷。在正交布局中，這意味著通過對每個能量源的輻射強度的時間分布進行整形，可以在二維上控制構建表面上的溫度分布。

圖5至9示出了通過調節兩個正交設置的掃描滑架上的預熱能量源(加熱元件)的輻射率分布，可以在構建表面上獲得的溫度分布的示例。圖5至9中每個頂部的曲線表示與圖的y軸平行排列的能量源的輻射率的演變，其水平掃描粉末層，從左向右移動。圖5至9中的每一個的左側的曲線表示定向平行於圖的x軸的能量源輸出的能量，其在構建表面的頂部和底部之間垂直移動。然後，熱圖將顯示由兩個(頂部和左側)分布產生的組合。熱圖有效地遵循以下功能性行為：

i(x,y)＝ix(t)+iy(t)

其中，ix(t)和iy(t)分別對應頂部和左側分布。

在圖5的示例中，當相應的能量源移動穿過構建材料時，第一掃描滑架上的第一能量源和第二掃描滑架上的第二能量源兩者都分別被控制為根據拋物線分布而下降和上升。圖5所示的得到的分布將輻射集中在粉末層的拐角和邊緣處，如熱區53和冷卻區51所示，並且類似於為補償傳導性和對流損失而調整的輸入分布。

在圖6的示例中，當相應能量源移動穿過構建材料時，第一掃描滑架上的第一能量源被控制為根據拋物線分布而上升和下降，而當相應能量源移動穿過構建材料時，第二掃描滑架上的第二能量源被控制為根據拋物線分布(反拋物線分布的形式)而下降和上升。熱區由附圖標記63表示，較冷區由61表示。

在圖7的示例中，當能量源在構建材料上移動時，第一掃描滑架上的第一能量源和第二掃描滑架上的第二能量源都被控制為根據正弦分布而變化。這生成了交替的熱區73和冷區71。

在圖8的示例中，當第一能量源在構建材料上移動時，第一掃描滑架上的第一能量源被控制為根據正弦曲線而變化，而當第二能量源移動穿過構建材料時，第二掃描滑架的第二能量源被控制為根據指數衰減曲線而變化。熱和冷區分別由數字83和81表示。

在圖9的示例中，第一掃描滑架上的第一能量源和第二掃描滑架上的第二能量源用指數基座進行幅度調製。熱和冷區分別由數字93和91表示。

由上可知，合適的輸入輻射率函數和構建表面的所得熱分布包括但不限於：拋物線和反拋物線分布、正弦分布，正弦調製指數衰減分布或具有一些其它預定特性的分布。

可以隨時間調整每個能量源的輻射率分布，例如使用電壓的波形函數或通過輸入功率的脈衝寬度調製(pwm)。以這種方式控制預熱能量源的時間特性的溫度分布允許以極高的空間解析度設計準模擬補償方案。該解析度與脈衝期間的能量源覆蓋的距離以及作為低通濾波器的能量源的熱慣性(響應函數)有關。

在一些示例中，第一掃描軸上的能量源的溫度分布相對於與第一掃描軸正交的第二掃描軸上的第二能量源的溫度分布被控制，使得第一溫度分布和第二溫度分布組合以在構建表面的區域上提供期望的預熱分布。

在一個示例中，本公開中提供的方法還可以包括：測量構建表面的溫度分布，基於測量的溫度分布和參考分布確定能量源的輻射率分布，並當能量源在構建表面上掃描時，將確定的輻射率分布應用於能量源。該應用的階段可以例如通過改變通過能量源的電壓來實現。

在構建表面獲得的溫度分布可以通過使用輻射熱通量作為輸入參數的基本熱平衡方程來控制。

在另一個示例中，現在將參照圖10描述對能量源的輻射率分布的使用，圖10示出了類似於圖1a、1b、2或3的裝置，但被修改為使得任何能量源或能量源元件被分成多個能量源段(例如沿能量源的長度，與掃描軸正交)。能量源的每個段的溫度可以獨立於其他能量源來控制，使得每個段可以具有其自身的輻射率分布(如以上關於圖5至9所述)。在該示例中，構建表面因此被分成獨立的可尋址區域。

根據一個示例的優點是改善配電分布的可尋址空間並允許進一步的設計粒度。如果n和m分別是水平和垂直掃描發射極陣列的段數，則粉末層表面被分成n×m個獨立的可控區域，其中每個區域中的輻射分布可以按照上述功能關係成形：

izone(x,y)＝ix,zone(t)+iy,zone(t)

因此，根據本公開，上述參考圖1a、1b、2、3或10所述的任何示例可以被配置為使得由能量源或能量源段輻射的能量在其在構建表面上移動時被控制。

當能量源或能量源段在構建表面上移動時，由能量源或能量源段輻射的能量可以相對於由另一能量源或能量源段在構建表面上移動時輻射的能量來控制。

在這種示例中，分離的掃描滑架上的能量源組合起來工作，通過使用在第一和第二滑架上的第一和第二能量源的輻射率分布，以在構建表面的特定區域或構建表面的整個區域上提供期望的溫度。

此外，根據一個示例性方法，當能量源或能量源段在構建表面上移動時，能量源或能量源段輻射的能量包括通過以下任意組合來控制第一能量源和第二能量源：當能量源或能量源段移動穿過構建表面時，根據拋物線分布控制由能量源或能量源段輻射的能量上升和下降；當能量源或能量源段移動穿過構建表面時，根據拋物線分布控制由能量源或能量源段輻射的能量下降和上升；當能量源或能量源段移動穿過構建表面時，根據正弦分布控制由能量源或能量源段輻射的能量發生變化；當能量源或能量源段移動穿過構建表面時，根據指數衰減分布控制由能量源或能量源段輻射的能量發生變化；或者當能量源或能量源段移動穿過構建表面時，控制由能量源或能量源段輻射的能量為恆定的。

上述示例使得能夠以經濟的方式使用準連續空間分布來控制構建材料的構建表面上的熱分布。

上述示例可以有助於減少最佳預熱溫度的擾動，否則可能會降低構建過程的完整性和一致性，因為最終部件和部件精度的機械性能可能受到非均勻收縮現象的影響。為了有助於實現構建後的相等的零件屬性和系統之間的一致性，本文所描述的示例允許控制構建表面上的預熱溫度分布和演化。

應當注意，上述示例說明而不是限制本公開，並且在不脫離所附權利要求的範圍的情況下可以設計許多備選示例。單詞「包括」不排除除權利要求中列出的元件或階段之外的元件或階段的存在，「a」或「an」不排除多個，並且單個處理器或其他單元可以實現權利要求中所述的幾個單元的功能。權利要求中的任何附圖標記不應被解釋為限制其範圍。